DE3017996A1

DE3017996A1 - Hot water boiler with auxiliary heat supply - has heat exchanger inside tube, receiving hot water at top, discharging colder water at bottom

Info

Publication number: DE3017996A1
Application number: DE19803017996
Authority: DE
Inventors: Peter 8260 Mühldorf Trieb
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-05-10
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1981-11-12

Abstract

The hot water boiler is suitable for use with a heat pump or solar heating system and incorporates a heat exchanger enclosed by a wall (14) inside the top. Water is drawn in through a connection at the top, and discharges by a pipe incorporating a pump for return through an opening at the bottom. At the junction between the two sections of the pipe is a three way valve, so that heat can be supplied from an auxiliary source. In a second design the heat exchanger is horizontal, and below it is an immersion heater. The heat exchanger coil is of copper, and hot water is drawn in at the top, and colder water injected at the bottom. Another design has an upper heat exchanger with a tube extending from the top to bottom, with a throttling member about half way up. This design may also incorporate a second heat exchange at the bottom of the full length tube.

Description

Boi ler mit Hochlei stungswärmetauscher Boiler with high-performance heat exchanger

Die Erfindung betrifft einen- Warmwasserspeicher mit eingebautem Hocl-lleistungs-Wärmetauscher unter Beibehaltung der Wärmeschichtung im Speicher.The invention relates to a hot water storage tank with a built-in high-performance heat exchanger while maintaining the thermal stratification in the storage tank.

Durch den vermehrten Einsatz von Wärmepumpen und Solaranlagen zur Versorgung eines Gebäudes mit Warmwasser und Heizenergie werden yrößere Speicherinhalte bei niedrigem Temperaturniveau benötigt. Da die.Einspeicherung der gewonnenen Solarenergie größtenteils auf der Brauchwasserseite vorgenommen wird werden lange Verweilzeiten des Brauchwassers im entsprechend großen Wasser speicher erzielt. Dies entspricht jedoch nicht den Anforderungen, die möglichst kurze Verweilzeiten des Brauchwassers im Boiler verlangen. Auch sind die großen Speicher in Edelstahl oder in innen emaillierter Ausführung relativ teuer.Due to the increased use of heat pumps and solar systems for Supplying a building with hot water and heating energy are larger storage contents required at a low temperature level. Since the storage of the solar energy obtained Long dwell times are largely carried out on the domestic water side of the domestic water achieved in the correspondingly large water storage tank. This matches with however, it does not meet the requirements for the shortest possible dwell times for the process water in the boiler. The large storage tanks are also made of stainless steel or are enamelled on the inside Execution relatively expensive.

Beim auch möglichen Einbau -von Kupfçr-Wärmetauschern auf der Brauchwasserseite wirkt sich die geringe Temperaturdifferen zwischen Heizmedium und der geforderten Endtemperatur sowie die benötigte stündliche Dauerleistung eine negative Rolle. Es läßt sich auf die geforderte Anbringung des Wärmetauschers an der höchsten und damit wärmsten Stelle des Boilers reicht verwirklichen.With the possible installation of copper heat exchangers on the domestic water side affects the small temperature differences between the heating medium and the required Final temperature and the required hourly continuous output play a negative role. It can be based on the required attachment of the heat exchanger at the highest and so that the warmest point of the boiler is enough.

Eine normale Durchströmung des Boilers mittels einer Pumpe zerstört die Wärmeschichtun.A normal flow through the boiler by means of a pump is destroyed the thermal layer.

Um eine wesentlich höhere Wärmeleistung bei der Anordnung des Wärmetauschers im Brauchwasserbereich zu erzielen, wird der Wärmetauscher erfindungsgemäß mit einer wasserlenkenden Hülse umgeben. Somit ist eine gezielte Umströmung des Wärmetauschers möglich, ohne die Temneraturschichtung im Boiler zu zerstören. Es kann das wärmste Wasser direkt unter der Bollerdecke abgezogen und zur Erwärmung des den Wärmetauscher durchströmenden Wassers herangezogen.A significantly higher heat output when the heat exchanger is arranged To achieve in the hot water area, the heat exchanger is according to the invention with a surrounded by water-directing sleeve. This means that there is a targeted flow around the heat exchanger possible without destroying the temperature stratification in the boiler. It can be the warmest Water drawn off directly under the Bollerdecke and used to heat the heat exchanger flowing water used.

Diese Anordnung ermöglicht es auch, von einem externen Wärmeerzeuger angebotene Energie direkt dem Wärmetauscher zuzuführen. Die durch die erwähnte Anordnung erzielte Leistungssteigerung beträgt ca. 100 % gegenüber einem Tausch; ohne wasserlenkende Hülse.This arrangement also makes it possible to use an external heat generator to supply the energy offered directly to the heat exchanger. The by the mentioned arrangement Achieved increase in performance is approx. 100% compared to an exchange; without water-directing Sleeve.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht aus einem wendelförmig gewickelten Wärmetauscher z. B. aus Kupfer, der von einem an einer Seite sich verjüngenden Rohr umhüllt ist. Daraus ergib sich eine einwandfreie Lenkung des Wasserstromes. Wenn der Boiler aufgeladen ist, wird bei Bedarf die Umwälpumpe eingeschaltet, die den Wasserumlauf beschleunigt, Dabei wird an der höchsten Stelie des Boilers naturgemäß das wärmste Wasser angesaugt und über den Wärmetauscher geführt. Das sich am Wärmetauscher abkühlende Wasser wird an der untersten Stelle des Boilers wieder zugeführt. Somit bleibt die erwünschte Temperaturschichtung im Boiler erhalten.An advantageous embodiment of the invention consists of a helical wound heat exchanger z. B. made of copper, tapered by one on one side Tube is wrapped. This results in a perfect control of the water flow. When the boiler is charged, the circulation pump is switched on if necessary, which the water circulation is accelerated, naturally at the highest point of the boiler the warmest water is sucked in and passed through the heat exchanger. That is on the heat exchanger Cooling water is returned to the lowest point of the boiler. Consequently the desired temperature stratification is maintained in the boiler.

Speziell bei waagerecht eingebauten Wärmetauschern zeigt sich der Vorteil der wasserlenkenden Hülse. Hier wird wiederum das Wasser aus dem wärmsten Teil des Boilers abgesaugt. Bei Ladung des Boilers über einen externen Wärmeerzeuge kann das Tauscherbündel direkt beheizt werden, ohne vorher einen Grobteil des Boilerwassers aufheizen zu müssen. Eine wesentlich schnellere Anpassung an die Gegebenheiten ist hierdurch möglich.This is particularly evident with horizontally installed heat exchangers Advantage of the water-guiding sleeve. Here again the water is made from the warmest Part of the boiler sucked off. When charging the boiler via an external heat generator the exchanger bundle can be heated directly without a large part of the boiler water beforehand having to heat up. A much faster adaptation to the circumstances is this makes it possible.

Eine gelenkte Eigenzirkulation mit der Möglichkeit der Umlaufbeschleunigung bitte ei e weitere Ausführungsform. Hier bildet auch wieder eine Hülse die gewünschte Wasserlenkung innerhalb des Boilers.A controlled self-circulation with the possibility of accelerating the rotation please another embodiment. Here again a sleeve forms the desired one Water control within the boiler.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen dargestellt.Various embodiments are shown in the drawings.

Dabei zeigt die Zeichnung 1 eine schematische Darstellung eines Boilers mit hängendem Wärmetauscher mit Hülse sowie außenliegender Pumpe mit Dreiwegeumschaltventi I zur externen Beheizung des Wärmetauschers Zeichnung 2 eine schematische Darstellung eines Boilers mit waagerecht eingebrachtem Wärmetauscher mit Hülse und gezeigter externer Beheizung des Tauschers Zeichnung 3 eine schematsiche Darstellung eines Boilers mit einer anderen Anordnung derexternen Beheizung, wobei eine Aufheizung des gesamten Boilerwassers erfolgt Zeichnung 4 eine schematsiche Darstellung eines Boiers mit einer Wasserführung: wobei eine gezielte Eigenzirkulation im Boiler erzielt wird und die Möglichkeit einer Umlaufbesch leunigung oder einer externen Beheizung gegeben ist.The Drawing 1 is a schematic representation a boiler with a suspended heat exchanger with a sleeve and an external pump Dreiwegumschaltventi I for external heating of the heat exchanger drawing 2 a schematic representation of a boiler with a horizontally inserted heat exchanger with the sleeve and the external heating of the exchanger shown, drawing 3 is a schematic Illustration of a boiler with a different arrangement of the external heating, whereby the entire boiler water is heated up, drawing 4 is a schematic Representation of a Boier with a water flow: with a targeted self-circulation is achieved in the boiler and the possibility of a Umlaufbesch leunigung or a external heating is given.

Zeichnung 1 zeigt einen Boiler 10, in welchen ein Wärm,stauscher 12 eingebaut ist, der von einer waserlenkenden Umhüllung 14 umgeben ist. Durch diese Anordnung wird in der Strömungsrichtung 50 an der obersten heißen Stelle des Boiler.Drawing 1 shows a boiler 10 in which a heat exchanger 12 is installed, which is surrounded by a water-directing casing 14. Through this The arrangement is in the flow direction 50 at the top hot point of the boiler.

Wasser angesaugt und über den Rücklauf 82 und 84 an der günstigsten Steile wiede dem Boiler zugeführt. Dieser Vorgang kann durch Einschalten der Pumpe 80 wesen lich beschleunigt werden. Durch Umschalten des Dreiwegeventiles 90 kann über einen externen Wärmeerzeuger bei Bedarf gezielt dem Wärmetauscher Energie zugeführt werden. Mit 40 und 42 sind Zu- und Ablauf des Wärmetauschers dargestellt.Sucked water and via the return 82 and 84 at the cheapest Steep re-fed to the boiler. This process can be done by turning on the pump 80 are essentially accelerated. By switching the three-way valve 90 can If required, energy is supplied to the heat exchanger in a targeted manner via an external heat generator will. With 40 and 42 inlet and outlet of the heat exchanger are shown.

Fig. 2 zeigt einen Boiler 10, in welchen waagerecht ein Wärmetauscher 12 eingesetzt ist, der von einer wasserumlenkenden Umhüllung 14 umgeben ist. Über ein Saugrohr wird wiederum an der höchsten Stelle Warmwasser 50 angesaugt.Fig. 2 shows a boiler 10 in which a heat exchanger is positioned horizontally 12 is used, which is surrounded by a water-deflecting casing 14. Above a suction pipe is in turn sucked in hot water 50 at the highest point.

Dabeii kann wiederum mittels der Pumpe 80 über die Leitung -82 und 84 das Walze in seinem Umlauf beschleunigt werden. Über-die Ladepumpe 76 kann bei Bedarf über einen externen Wärmeerzeuger zusätzlich Energie zugeführt werden. Somit ist eine Leistungssteigerung zu erzielen. Der Zulauf 74 ist dabei zweckmäßigerweise injektorartig ausgeführt. Eine elektrische Beheizung ist über einen Heizstab 94 möglich. Eine weitere Beheizung bietet der Doppelmantel 28.In turn, by means of the pump 80 via the line -82 and 84 the roller can be accelerated in its revolution. About the charge pump 76 can be If required, additional energy can be supplied via an external heat generator. Consequently an increase in performance is to be achieved. The inlet 74 is expedient Executed like an injector. Electrical heating is provided by a heating rod 94 possible. The double jacket 28 offers further heating.

In Fig. 3 ist eine Anordnung getroffen, wobei der Wärmeerzeuger bei der Beschickung des Tauschers den Gesamtinhalt des Boilers erwärmen kann.In Fig. 3 an arrangement is made, wherein the Heat generator can heat the entire contents of the boiler when charging the exchanger.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform besteht innerhalb eines Boilers 10 die Möglichkeit einer gezielten Zirkulation des Boilerwassers über die umlenken Hülse 16. Beim Entzug von Energie über den Tauscher 12 kühlt das den Tausch umgebende Wasser rasch ab und fällt gezielt in dem Rohr 16 in Richtung Boden des Boilers, um über die Strömung 60 bei Erwärmung wieder nach oben zu stein Eine einwandfreie Schichtung im Boiler ist somit gegeben. Vorteilhaft kann sich die Verwendung von schlecht wärmeleitendem Material für die Hülse 16 erweiser Um eine Beschleunigung mittels einer Ladepumpe zu ermöglichen ist der Einsat; einec Querschnittsvereingung zweckmäßig, Die Schwerkraftzirkuletion erfolgt dann über den Kanal 32. Über die Anschlüsse 34 und 36 erfolgen bei der internen Um wälzung Ansaug 34 und Rückführung des über die Pumpe 80 beschieunigten WasE Über die Pumpe 81 kann der Wärmetauscher von einem externen Wärmeerzeuger schnell geladen werden. Bei umgekehrtem Einbau der Pumpe 81 kann der Boiler in entsprechender Weise aufgeheizt werden.In the embodiment shown in FIG. 4, there is within one Boilers 10 the possibility of a targeted circulation of the boiler water over the deflect sleeve 16. When energy is withdrawn via exchanger 12, this cools the exchange surrounding water rapidly and falls selectively in the pipe 16 towards the bottom of the Boilers to return to stone via the flow 60 when heated. A flawless one Stratification in the boiler is thus given. The use of poorly thermally conductive material for the sleeve 16 proves to be an acceleration The use is to be made possible by means of a charge pump; a cross-sectional union expedient, the gravity circulation then takes place via the channel 32. Via the Connections 34 and 36 take place during internal circulation, intake 34 and return of the WasE accelerated via the pump 80. The heat exchanger can be charged quickly by an external heat generator. With reverse installation The boiler can be heated in a corresponding manner using the pump 81.

Fig. 5 zeigt die Möglichkeit, z. B. einen Solartauscher direkt mittels der Pumpe 83 zum Zwecke der Aufladung des Pufferspeichers 73 zu kühlen, ohne die Bewegungsruhe im Boiler 10 zu stören.Fig. 5 shows the possibility, for. B. a solar exchanger directly by means of of the pump 83 for the purpose of charging the buffer tank 73 to cool without the To disturb movement in the boiler 10.

Claims

Claims: Boiler with built-in heat exchanger characterized that the heat exchanger 12 is surrounded by a water-directing sleeve 14 or 16, in a boiler 10 is installed.

2 boiler with built-in heat exchanger according to claim 1, characterized in that that the inlet to the sleeve 14 or 16 is arranged at the highest point of the boiler is.

3 boilers with built-in heat exchanger characterized in that the sleeve 14 or 16 is provided with further connections 78 and indirectly 74.

4 boiler with built-in heat exchanger, characterized in that Several heat exchangers 12 with sleeves 14 are installed in the boiler 10

5 boilers with built-in heat exchanger, characterized in that the sleeve 16 with inlet openings for water flow 50 and return openings for water flow 60 is provided.

6. Boiler with built-in heat exchanger, characterized in that a throttle piece 30 is built into the sleeve 16 and that in addition to the gravity channel 32 outflow and inflow connections 34 and 36 are present.

7. Boiler at least according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the sleeve 16 consists of a poorly thermally conductive material or is double-shell.